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Effet de la classification des sols sur la demande sismique des piles de ponts sous l'effet des séismes bi-directiononnels

Boutin, Philippe (2013). Effet de la classification des sols sur la demande sismique des piles de ponts sous l'effet des séismes bi-directiononnels. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

Ce mémoire présente une étude analytique réalisée pour examiner l'effet de la catégorisation des sols et son impact sur la capacité de la règle des 30% à prédire adéquatement la demande sismique et à estimer le taux d'armature longitudinale dans les piles de ponts soumis à des séismes multidirectionnels. L'étude comprend une série d'analyses dynamiques spectrales et transitoires multiples sur un modèle de pont régulier, généré à partir de l'inventaire des ponts du MTQ, représentatif des ponts routiers communs du réseau routier québécois. Un ensemble de mouvements sismiques, composé de cinq (5) paires d'accélérogrammes historiques, caractérisant les mouvements sismiques anticipés dans les régions de l'Est du Canada (Montréal), ont été utilisés dans le cadre de cette étude.

Dans un premier temps, la demande sismique critique exacte, en termes de moments biaxiaux à la base des piles, a été déterminée pour chaque classe de sol à l'aide d'une série d'analyses dynamiques transitoires multiples sous l'action simultanée des composantes horizontales des mouvements sismiques. Les spectres d'accélération des composantes horizontales des mouvements sismiques ont été ensuite utilisés dans le cadre d'analyses dynamiques spectrales pour déterminer séparément les demandes maximales selon les deux directions principales du modèle de pont. Les demandes critiques sous l'action simultanée des composantes horizontales des mouvements sismiques ont été estimées en combinant les demandes maximales obtenues dans les deux directions selon la règle des 30%. Dans la deuxième partie de l'étude, le taux d'armature longitudinale requis pour résister à la demande sismique bidirectionnelle découlant de l'analyse dynamique spectrale et de la règle de combinaison a été calculé pour les différentes classes de sol. Les taux d'armature obtenus ont été comparés à ceux obtenus par analyses dynamiques temporelles multiples.

La comparaison des moments bi-axiaux (Mx, My), calculés à la base des piles, ainsi que les taux d'armature longitudinale requise qui en découlent, montrent que la règle de combinaison des 30% telle que spécifiée actuellement par les codes parasismiques peut conduire à une prédiction erronée de la demande sismique bidirectionnelle et du taux d'armature requise dans le cas des piles de ponts. Les limites des erreurs obtenues sont jugées trop élevées. Les résultats obtenus indiquent aussi que la règle de combinaison dépend fortement des classes de sols, telles que définies dans le CNBC. Plus particulièrement, les résultats ont montré que l'erreur dans l'estimation de la demande sismique et du taux d'armature requise augmente de façon considérable lorsqu'on passe d'un sol de classe A (roc) à un sol de classe E (sol très mou). Ceci indique que la règle de combinaison pourrait être améliorée en tenant compte de la classification des sols.

Titre traduit

Effect of soil classification on the seismic demand on bridge piers under bi-directional ground motion earthquakes

Résumé traduit

A study has been conducted to examine the effect of the soil class on the ability of the 30% combination rule to adequately predict the seismic demand and its impact on the required longitudinal reinforcement in bridge piers subjected to bidirectional earthquake ground motions. The study consists in a series of linear spectral analyses and multiple time-history analyses on a regular bridge model, typical of those encountered the most in eastern canadian highways. The study was conducted for a moderate seismic hazard (Montreal, QC) using a set of five (5) pairs of recorded historical ground motion earthquakes.

In the first part of the study, the exact critical seismic demand, in terms of interacting moments (Mx, My) at the base of the bridge columns, was determined for each soil class by performing a series of multiple time-history analyses under pairs of orthogonal seismic ground motion time-histories. Response spectrum analyses were also carried out, using the acceleration spectra of the orthogonal ground motion components, to determine the maximum bi-axial response in each direction and the critical bi-axial response was estimated using the 30%-Rule. In the second part of the study, the column longitudinal steel ratio required from response spectrum analysis with the 30% combination rule was computed for each soil class and compared to the ratio determined from the results of multiple linear dynamic time history analysis of the bridge structures under bidirectional ground motions.

Comparison of the bi-axial moments (Mx, My), calculated at the base of the bridge columns, and the corresponding required longitudinal reinforcement ratios show that 30% combination rule as specified by the seismic codes do not adequately estimate the bidirectional seismic demand and the required reinforcement ratio. The error limits obtained were deemed too high. The results also show that the combination rule is highly dependent on the soil class. More specifical.y, the error in estimating the seismic demand and the required longitudinal reinforcement ratio increase significantly from a soil of class A (hard roc) to a soil of class E (very soft soil). These results indicate that the 30% combination rule can be much more improved by taking into account the classification of the soil.

Type de document: Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires: "Mémoire présenté à l'École de technologie supérieure comme exigence partielle à l'obtention de la maîtrise en génie de la construction". Bibliographie : pages 145-149.
Mots-clés libres: Ponts Fondations et piles. Tremblements de terre. Sols Classification. armature, combinaison, demande, multidirectionnel, règle, sismique, taux, pile de pont, séisme multidirectionnel
Directeur de mémoire/thèse:
Directeur de mémoire/thèse
Khaled, Amar
Programme: Maîtrise en ingénierie > Génie de la construction
Date de dépôt: 22 nov. 2013 16:28
Dernière modification: 08 mars 2017 21:46
URI: http://espace.etsmtl.ca/id/eprint/1223

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